毕 业 设 计 牛栋
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毕业设计(论文)函授站: 甘肃煤校专业: 机械电子工程姓名: 牛栋西安科技大学续教育学院2011 年1月目录第一部分支护设备与采煤机选型设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第一节设计原始数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第二节机械化工作面类型的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第三节液压支架的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第四节滚筒采煤机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第五节支架、采煤机确定（论证）．．．．．．．．．．．．．．．．．．10第六节采煤机、支护设备及输送机配套关系．．．．．．．．．．．11第二部分矿山运输机械选型设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12第一节工作面刮板输送机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．12第二节采区顺槽运输的选择设计.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第三节采区上运带式输送机选择.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 第四节主要运输巷道运输．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 第三部分立井单绳缠绕式提升设备的选型设计．．．．．．．．．．．．．27第一节设计原始数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 第二节提升容器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28第三节提升钢丝绳的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 第四节提升机及提升电动机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 第四部分矿井排水、通风、压气设备选型设计．．．．．．．．．．．．．36第一节矿井排水设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37第二节矿井通风设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51第三节矿井压气（力）设备的选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．57第五部分采区供电设备选型计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63第一节设计原始数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63第二节采区供电方案拟定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63第三节采区移动变电站的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65第四节采区高低压电缆的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66第五节采区低压开关的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72第六节采区开关的整定计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74附件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80第一部分支护设备与采煤机选型设计第一节设计原始数据1、煤层厚度H=2.4米。
2、截割阻抗A=200 牛顿/毫米。
3、煤层倾角16°。
4、顶板条件：老顶是Ⅱ级，直接顶是2类。
5、工作面长度为110米。
6、设计产量为65万吨/年。
7、生产工作安排：一年工作日按300天计算，实行四班工作制，三个采煤班，一个准备班（检修），每天生产时间为18小时。
第二节机械化工作面类型的确定与论证一、采煤工作面的类型及设备配套机械化采煤工作面，根据支护设备型式不同，可以分为普采和综采工作面。
综采主要设备为双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架等，其优点是机械化程度高、安全、生产率高，缺点是设备投资大，对倾角、地质条件变化要求严格；普采主要设备为滚筒采煤机、刮板输送机、金属摩擦支柱或单体支柱及金属铰接顶梁，其优点是设备投资小，对倾角、地质条件变化较大时，适应性好，缺点是机械化程度、安全、生产率比综采面低。
二、工作面类型的确定我国目前规定：采高大于2米，年生产产量为50—80万吨时，应选择综采设备，而年生产产量为20—30万吨时，应选择普采。
根据设计提供的原始数据，产量为65万吨/年及煤层厚度H=2.4米，则确定该采煤工作面设备应选择综采设备，其工作面主要设备为：双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架，因此根据已知条件（原始数据）进行综采设备选型计算。
第三节液压支架的选择1、架型的选型1）支架的类型液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可以分为：支撑式、掩护式和支撑掩护式。
2）选型⑴根据给定的原始数据工作面直接顶为2类，老顶为Ⅱ级，可查毕业设计指导书表2-4选择支撑掩护式。
⑵查综采设备设计手册，规定：倾角≥15°时，支架要增设设防滑防倒装置，故根据给定的原始数据煤层倾角为16°，确定该支架需要设防滑防倒装置。
2、液压支架结构参数的确定 液压支架最大结构高度Hmax=hmax+a =2.5+0.2 =2.7（米）液压支架最小结构高度Hmin=hmin-S 2-b-C==2.5-0.2-0.1-0.1 =2.1（米）式中：h max ---煤层最大采高（m ）h min ---煤层最小采高，（m ）S 2---顶板最大下沉量，一般取S 2=0.1～0.2 ma ---支撑高度补偿量，因该工作面属中厚煤层，则可取200mb ---支架卸载前移时立柱伸缩余量煤层厚度大于 1.2米取0.08—0.1米C ---浮煤、浮矸石厚度，一般取δa =0.05 -0.1m根据原始数据中煤层的最大厚度 2.5米及计算结果，可以选取支架的高度H max =2.7米; 最小结构高度H min =2.1米。
3、支架支护强度的确定 ⑴按经验公式估算： 支架支护强度Q=K.H.R =6³2.5³2.3 =34.5（吨/米³）式中：K---作用于支架上的顶板岩石厚度系数，取6H---最大采高2.5米R---岩石容重去2.3吨/米³⑵直接查表选取根据顶板条件和煤层厚度，直接由毕业设计表2-4中查取：Q=1.6³30=48（吨/米³）＞估算强度34.5吨/米³通过对支架支护强度估算与支架支护强度直接查表选取的数值比较可得：Q=48吨/米。
4、初选液压支架型号（确定）根据液压支架最大结构高度（2.7米）、最小结构高度（2.1米）及支护强度（48吨/米³）数值，直接查教材《矿山机械与设备》表1-6-11得：初选型号为：BC480-22/42BC480-22/42支撑式支架技术特征（表“1”）第四节滚筒采煤机的选择正确选择和使用采煤机是提高，采煤工作面，生产能力的一项主要任务，对采煤工作面的生产效率、能耗、安全等都具有重要影响，但采煤机选型涉及问题较多，目前还缺乏一套完善的计算方法，它不仅与煤层的厚度，倾角及煤的物理机械性质、地质条件等有关，还要考虑与支护设备、运输设备之间配套关系，因此，在选型过程中要考虑多方面因素，综合分析后去确定。
一、采煤机性能参数的计算与决定1、滚筒直径的选择的一半，Y一般可按D=9双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高hmax计算，则可得：（0.52-0.6）hmax采煤机滚筒直径D=2³（0.52-0.6）hmax=2³0.6³2.5=1.5米）2、截深的选择中厚煤层截深圳特区可取0.5-0.8米，故选择截深为0.6米。
3、滚筒转速及截割速度一般认为滚筒转速在30-50转/分较为适宜，故选择50转/分。
转速及滚筒直径经确定后截齿截割速度也就定了，一般控制在4米/秒左右较好，故选择截割速度为4米/秒。
4、采煤机最小设计生产率当采煤工作面生产能力已定，其每小时的平均产量就是所需采煤机的最小实际生产率，考虑到有效开动车，则采煤机按工作面生产能力要求的最小设计生产率：Qmin=W/18³0.2=2500/3.6≈695（吨/时）式中：W-采煤工作面的日平均产量750000÷300=2500（吨/日）5、采煤机截割时的牵引速度及生产率采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低的多，采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截割时的牵此速度，要根据下述几方面因素，综合考虑。
⑴根据采煤机最小设计生产率Qmin决定牵引速度= Qmin/60.H.B.rV1=695/60³2.5³0.6³1.35=5.7( 米/秒)式中：Qmin---采煤机最小设计生产率H---采煤机平均采高r---煤的容重为1.35吨/米2⑵按截齿决定牵引速度采煤机截割过程，是滚筒以一定的转速n，同时又以一定的牵引速度v沿工作面移动，切屑厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m，则截齿最大的切屑厚度hmax在月牙形中部。
V2=m.n.h′man/1000=78³7³550/1000=300.3(米/分)⑶一般计支架的推移速度应大于采煤机的牵引速度较好，这样可保证采煤机安全生产。
6、采煤机所需电机动率由于采煤机在截割和装载过程中，受到很多因素的影响，所需电动机率大小，很难用理论方法精确计算，常采用类比法或比能耗法来估算。
采用比能耗法估算电机功率，是根据采煤机生产率和比能耗实验资料来确定，如果比能耗值确定适当，计算值就比较合理。
因选择双滚筒采煤机且采煤机滚筒直径按最大采高60%选取时，则双滚筒采煤机所需电机动率：N=Q/K1.K2.（0.6HωX+0.4 H′Ωx）=695/1³0.9³(0.6³0.36+0.4³0.8³0.7)≈306(KW）式中： K1---功率利用系数，取1K2---功率水平系数，因采用人工调速，则取0.9HωX =A X/A. HωB =180/200³0.4=0.367、牵引力采煤机的牵引力主要取决于煤质、采高，牵引速度，煤层倾角，机器质量。
导向装置结构及摩擦力等，精确计算也很困难，有链牵除按公式估算外，可以参考《毕业设计指导书》2-9表初选300KN。
8、采煤机牵引速度取最大数值5.7 米/秒，在选择支架时，应考虑支架推移速度大于此数值。
二、初选采煤机根据采高(2.5m)、滚筒直径(1.50m)、截深(600mm)、生产率（695吨/时）、电机功率（306KW），牵引力(250-300KN)及牵引速度(5.7 米/秒)等，查教材《矿山机械与设备》初选MXA-33/4.5采煤机为宜。
MLXA-33/4.5采煤机主要技术参数（表“2”）第五节支架、采煤机确定（论证）一、支架选择论述：⑴支撑掩护式支架适宜于采高为2-3.2米、煤层倾角为25º的工作面及顶板中等稳定、平整的煤层，根据设计要求宜选择此系列支架，又根据所得参数液压支架最大结构高度（2.7米）、最小结构高度（2.1米）及支护强度（34.5吨/米³），查教材《矿山机械与设备》选型号为BC480-22/42支架为宜。
